專利名稱：一種整體葉盤葉型精微電解加工電極及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種航空領(lǐng)域整體葉盤葉型精微電解加工的電極及加工方法。
背景技術(shù)：
電解加工的原理是利用金屬在電解液中可以發(fā)生陽極溶解的原理而去除材料，將工件加工成型的一種非傳統(tǒng)切削加工方法。電解加工時，工具(刀具)作為陰極、工件作為陽極連接到直流電源。在電解液中，工具陰極以一定的速度移向工件陽極，工具和工件之間發(fā)生電荷交換，陽極工件被溶解，并被高速流動的電解液帶走，從而達到非常精確的加工要求。 采用電解方法加工整體葉盤在國外先進航空發(fā)動機上廣泛應用。國外如美國Ex-CelIo-O公司研制了六軸數(shù)控電解加工機床加工整體葉盤，其采用整體塊狀電極、進給角度傾斜30°，電解液流動方式采用側(cè)流式，即電解液從葉片進氣邊流入、從排氣邊流出，因其采用整體塊狀電極，因此無法加工葉形通道狹窄的整體葉盤。國內(nèi)南京航空航天大學采用一種薄片成型電極加工整體葉盤葉形，薄片電極為與葉片型面相似的扭曲型面，電解液采用葉根向葉尖流動的方式，這種方法適合于葉形通道狹窄的整體葉盤加工。但該技術(shù)尚不能做到無余量加工，還需要進行精銑葉型和流道。近年來，國外又開發(fā)了先進的高頻窄脈沖電源的精微振動電解加工技術(shù)，并已取得突破性進展，擁有專利的并聯(lián)多管路可編程展波電源技術(shù)及與此配合的加工工作間隙自動控制系統(tǒng)，可以大幅度提聞加工精度和表面質(zhì)量。其型腔加工的最聞重復精度可達I 2 um,表面粗糙度可達RaO. 05 y m，同時三維成型加工精度可以控制在I 10 y m。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種整體葉盤葉型精微電解加工電極及加工方法，以實現(xiàn)通過左、右兩個電極的振動電解完成整體葉盤葉片型面的最終無余量加工成型，達到提高加工效率、降低加工成本的目的。一種整體葉盤葉型精微電解加工電極，該裝置包括左電極裝置和右電極裝置；所述的左電極裝置包括HSK高精度液壓夾頭、第一輔供液模塊、葉背工作陰極、下絕緣擋板、電極底座、轉(zhuǎn)接座、第一上絕緣擋板和第二上絕緣擋板；其中，所述的HSK高精度液壓夾頭通過轉(zhuǎn)接座連接電極底座；所述的電極底座中間設(shè)置有帶密封導流槽的下絕緣擋板；所述的電極底座的右上端設(shè)置有帶有輔供液口及凹槽的第一輔供液模塊；在所述的電極底座的左端設(shè)置有凹槽，在該凹槽與第一輔供液模塊之間設(shè)置有葉背工作陰極，所述的葉背工作陰極上設(shè)置有密封導流槽；所述的電極底座的左上端設(shè)置有第一上絕緣擋板；所述的第一輔供液模塊上設(shè)置有第二上絕緣擋板，所述第一上絕緣擋板和第二上絕緣擋板之間形成葉盤葉型通道；所述的右電極裝置包括HSK高精度液壓夾頭、電極底座、轉(zhuǎn)接座、密封擋板、第二輔助供液模塊、主供液模塊、葉盆工作陰極、第三上絕緣擋板和第四上絕緣擋板；其中，所述的HSK高精度液壓夾頭通過轉(zhuǎn)接座連接電極底座；所述的電極底座的中間設(shè)置有帶主供液口的主供液模塊，在所述的主供液模塊上設(shè)置有與左電極裝置下絕緣擋板上的密封導流槽相對應的密封擋板；所述的電極底座的右上端設(shè)置有帶有輔供液口的第二輔供液模塊，在所述的第二輔供液模塊上設(shè)置有與左電極裝置上的電極底座左端所帶凹槽相對應的密封擋板；在右電極裝置電極底座的左端設(shè)置有與左電極裝置第一輔供液模塊凹槽相對應的密封擋板；并在電極底座左端與第二輔供液模塊之間設(shè)置有葉盆工作陰極，在所述的葉盆工作陰極上設(shè)置有與左電極裝置葉背工作陰極上的密封導流槽相對應的密封擋板；所述的電極底座的左上端設(shè)置有第三上絕緣擋板，第二輔供液模塊的上端設(shè)置有第四上絕緣擋板，并上述上第三絕緣擋板與第四上絕緣擋板之間形成葉盤葉型通道。所述的葉背工作陰極和葉盆工作陰極，上述葉背工作陰極上密封導流槽與葉盆工作陰極上密封擋板相對應形成空腔，該空腔作為電解液流動通道。
所述的葉背工作陰極的出液口邊緣為圓弧狀，所述的圓弧度與所加工葉盤流道型面相對應。所述的葉盆工作陰極的出液口邊緣為圓弧狀，所述的圓弧度與所加工葉盤流道型面相對應。所述第一上絕緣擋板和第二上絕緣擋板、第三絕緣擋板與第四上絕緣擋板之間形成葉盤葉型通道，上述葉盤葉型通道表面為圓弧曲面，其表面弧度與所加工葉盤葉片葉尖形成的外圓面相對應。采用整體葉盤葉型精微電解加工電極進行加工的方法，包括以下步驟步驟I、將整體葉盤工件定位裝夾在機床Z軸上，并將整體葉盤工件連接電源正極；步驟2、將左、右電極分別通過HSK夾頭定位裝夾在機床XI、X2兩運動軸上，并連接電源負極；將左、右電極的兩個輔供液口接通壓力低的電解液，右電極的主供液口接通壓力高的電解液，使主、輔供液口之間存在一定的壓力差；步驟3、葉盤工件與電極進行對刀，確定工件與電極的初始相對位置和加工間隙，將整體葉盤已經(jīng)開槽的葉型送進到左右兩電極之間的空腔內(nèi)；步驟4、將整體葉盤工件、兩電極之間通電解液、通電，通過數(shù)控系統(tǒng)控制電極與工件之間的相對運動軌跡,通過調(diào)整電解加工間隙、速度、電流、電壓、脈沖頻率、電極振動頻率和振幅參數(shù),完成整體葉盤葉片型面終成型加工。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明一種整體葉盤葉型精微電解加工的電極及加工方法，通過左、右兩個電極的振動電解加工，完成整體葉盤葉片型面的最終加工成型，加工效率相對于傳統(tǒng)加工方法可提高50%，達到無余量成型。


圖I為本發(fā)明一種實施例電極結(jié)構(gòu)示意圖；其中1-左電極裝置；2-右電極裝置；圖2為本發(fā)明一種實施例左電極結(jié)構(gòu)示意其中1-1_HSK高精度液壓夾頭；1-2-第一輔供液模塊；1-3-葉背工作陰極；
1-4-下?lián)醢澹?-5-電極底座；1-6_轉(zhuǎn)接座；1-7_第一上絕緣擋板；1-8_第二上絕緣擋板；圖3為本發(fā)明一種實施例右電極結(jié)構(gòu)示意圖；其中2-l_HSK高精度液壓夾頭'2-2-電極底座；2_3_轉(zhuǎn)接座；2_4_密封擋板；
2-5-第二輔供液模塊；2-6_主供液模塊；2-7-葉盆工作陰極；2-8_第三上絕緣擋板；2-9-第四上絕緣擋板；圖4為本發(fā)明一種實施例電極型面及電解液流向示意圖；其中圖(a)為左電極葉背工作陰極示意圖；(b)為右電極葉盆工作陰極示意圖；圖5為本發(fā)明一種實施例整體葉盤工件及電極安裝示意圖； 其中3_整體葉盤工件；4_葉片；圖6為本發(fā)明一種實施例的加工方法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明實施例的前提是在采用電解或其他方法對整體葉盤開槽加工的基礎(chǔ)上，葉片型面余量基本控制在廣I. 5mm。本發(fā)明實施例主要針對整體葉盤的葉片型面、以及難加工的前后緣和流道進行精加工。本發(fā)明實施例是基于具備多軸的高頻窄脈沖精微振動電解機床。如圖I所示，一種整體葉盤葉型精微電解加工的電極，該裝置包括左電極裝置I和右電極裝置2 ；如圖2所示，所述的左電極裝置I包括HSK高精度液壓夾頭1-1、第一輔供液模塊1-2、葉背工作陰極1-3、下絕緣擋板1-4、電極底座1-5、轉(zhuǎn)接座1-6、第一上絕緣擋板1-7和第二上絕緣擋板1-8 ；其中，所述的HSK高精度液壓夾頭1-1通過轉(zhuǎn)接座1-6連接電極底座1-5 ;所述的電極底座1-5中間設(shè)置有帶密封導流槽的下絕緣擋板1-4 ;所述的電極底座1-5的右上端設(shè)置有帶有輔供液口及凹槽的第一輔供液模塊1-2 ;在所述的電極底座1-5的左端設(shè)置有凹槽，在該凹槽與第一輔供液模塊1-2之間設(shè)置有葉背工作陰極1-3，所述的葉背工作陰極
1-3上設(shè)置有密封導流槽；所述的電極底座1-5的左上端設(shè)置有第一上絕緣擋板1-7 ;所述的第一輔供液模塊1-2上設(shè)置有第二上絕緣擋板1-8，所述第一上絕緣擋板1-7和第二上絕緣擋板1-8之間形成葉盤葉型通道；如圖3所示，所述的右電極裝置2包括HSK高精度液壓夾頭2_1、電極底座2_2、轉(zhuǎn)接座2-3、密封擋板2-4、第二輔助供液模塊2-5、主供液模塊2-6、葉盆工作陰極2_7、第三上絕緣擋板2-8、第四上絕緣擋板2-9 ；其中，所述的HSK高精度液壓夾頭2-1通過轉(zhuǎn)接座2-3連接電極底座2_2 ;所述的電極底座2-2的中間設(shè)置有帶主供液口的主供液模塊2-6，在所述的主供液模塊2-6上設(shè)置有與左電極裝置I下絕緣擋板1-4上的密封導流槽相對應的密封擋板2-4 ;所述的電極底座2-2的右上端設(shè)置有帶有輔供液口的第二輔供液模塊2-5，在所述的第二輔供液模塊2-5上設(shè)置有與左電極裝置I上的電極底座1-5左端所帶凹槽相對應的密封擋板2-4 ;在右電極裝置2電極底座2-2的左端設(shè)置有與左電極裝置I第一輔供液模塊1-2凹槽相對應的密封擋板2-4 ;并在電極底座2-2左端與第二輔供液模塊2-5之間設(shè)置有葉盆工作陰極2-7，在所述的葉盆工作陰極2-7上設(shè)置有與左電極裝置I葉背工作陰極1-3上的密封導流槽相對應的密封擋板2-4 ;所述的電極底座2-2的左上端設(shè)置有第三上絕緣擋板2-8，第二輔供液模塊2-5的上端設(shè)置有第四上絕緣擋板2-9，并上述第三上絕緣擋板2-8與第四上絕緣擋板2-9之間形成葉盤葉型通道。所述的葉背工作陰極1-3和葉盆工作陰極2-7，上述葉背工作陰極1-3上密封導流槽與葉盆工作陰極2-7上密封擋板相對應形成空腔，該空腔作為電解液流動通道。如圖4的(a)中所示，所述的葉背工作陰極1-3的出液口邊緣為圓弧狀R，所述的圓弧度與所加工葉盤流道型面相對應。如圖4的(b)中所示，所述的葉盆工作陰極2-7的出液口邊緣為圓弧狀R，所述的圓弧度與所加工葉盤流道型面相對應。電解液由下向上供應，將主供液口接通高壓的電解液(16bar)、第一輔供液模塊供液口和第二輔供液模塊供液口接通低壓的電解液(12bar)，在葉背工作陰極1-3和葉盆工作陰極2_7以及葉片4的葉盆和葉背之間就充滿了流場分布均勻的電解液。 所述第一上絕緣擋板1-7和第二上絕緣擋板1-8、第三絕緣擋板2-8與第四上絕緣擋板2-9之間形成葉盤葉型通道，上述葉盤葉型通道表面為圓弧曲面，其表面弧度與所加工葉盤葉片葉尖形成的外圓面相對應。如圖5所示，所述的左電極裝置I、右電極裝置2通過HSK高精度液壓夾頭1_1、
2-1，快速定位并精確的與機床左右兩進給運動軸XI、X2連接，將整體葉盤工件3安裝在機床的縱向Z軸轉(zhuǎn)盤上，并將葉片4送進到左電極裝置I、右電極裝置2之間的空腔內(nèi)，保證葉片4與左電極裝置I、右電極裝置2的相對位置。采用整體葉盤葉型精微電解加工電極進行加工的方法，如流程圖6圖所示，包括以下步驟步驟I、將整體葉盤工件定位裝夾在機床Z軸上，并將整體葉盤工件連接電源正極；步驟2、將左、右電極分別通過HSK夾頭定位裝夾在機床XI、X2兩運動軸上，并連接電源負極；將左、右電極的兩個輔供液口接通壓力低的電解液，右電極的主供液口接通壓力高的電解液，使主、輔供液口之間存在一定的壓力差；步驟3、葉盤工件與電極進行對刀，確定工件與電極的初始相對位置和加工間隙，將整體葉盤已經(jīng)開槽的葉型送進到左右兩電極之間的空腔內(nèi)；通過葉盤與電極的定位銷的觸碰來確定初始加工位置(該初始加工位置可通過所需加工位置計算出)。步驟4、將整體葉盤工件、兩電極之間通電解液、通電，通過數(shù)控系統(tǒng)控制電極與工件之間的相對運動軌跡,通過調(diào)整電解加工間隙、速度、電流、電壓、脈沖頻率、電極振動頻率和振幅等參數(shù)，完成整體葉盤葉片型面終成型加工。本發(fā)明實施例中，在葉背工作陰極1-3、葉盆工作陰極2-7與葉片4之間施加電壓5 25V、脈沖50 1000Hz、電流幾百到上萬安培的脈沖電流(電流的大小根據(jù)加工葉片的加工面積的大小決定)。葉背工作陰極1-3、葉盆工作陰極2-7與葉片4之間的初始間隙計算得出并根據(jù)實際實驗結(jié)果進行優(yōu)化，精微電解加工精度一般可達到lOum。加工過程中，電極振動有利于排除加工區(qū)的電解產(chǎn)物，保證電解液潔凈、均勻，從而提高加工精度。當完成一個葉片葉型的加工后，將左電極裝置I、右電極裝置2軸向分開一定的距離，將葉片4從左電極裝置I、右電極裝置2之間向上退出，進行分度運動(整體葉盤工件3 旋轉(zhuǎn))到下一個待加工的葉片，并送進到左電極裝置I、右電極裝置2之間的空腔，重新開始加工。循環(huán)上述步驟直至完成整體葉盤上所有葉片葉型的加工。
權(quán)利要求
1.一種整體葉盤葉型精微電解加工電極，其特征在于該裝置包括左電極裝置(I)和右電極裝置(2);所述的左電極裝置(I)包括HSK高精度液壓夾頭(1-1 )、第一輔供液模塊(1-2)、葉背工作陰極(1-3)、下絕緣擋板(1-4)、電極底座(1-5)、轉(zhuǎn)接座(1-6)、第一上絕緣擋板(1-7)和第二上絕緣擋板(1-8)； 其中，所述的HSK高精度液壓夾頭(1-1)通過轉(zhuǎn)接座(1-6)連接電極底座(1-5);所述的電極底座(1-5)中間設(shè)置有帶密封導流槽的下絕緣擋板(1-4);所述的電極底座(1-5)的右上端設(shè)置有帶有輔供液口及凹槽的第一輔供液模塊(1-2);在所述的電極底座(1-5)的左端設(shè)置有凹槽，在該凹槽與第一輔供液模塊(1-2)之間設(shè)置有葉背工作陰極(1-3)，所述的葉背工作陰極(1-3)上設(shè)置有密封導流槽；所述的電極底座(1-5)的左上端設(shè)置有第一上絕緣擋板(1-7);所述的第一輔供液模塊(1-2)上設(shè)置有第二上絕緣擋板(1-8)，所述第一上絕緣擋板(1-7)和第二上絕緣擋板(1-8)之間形成葉盤葉型通道； 所述的右電極裝置(2)包括HSK高精度液壓夾頭(2-1)、電極底座(2-2)、轉(zhuǎn)接座(2-3),密封擋板(2-4 )、第二輔助供液模塊(2-5 )、主供液模塊(2-6 )、葉盆工作陰極(2_7 )、第三上絕緣擋板(2-8)和第四上絕緣擋板(2-9)； 其中，所述的HSK高精度液壓夾頭(2-1)通過轉(zhuǎn)接座(2-3 )連接電極底座(2-2 );所述的電極底座(2-2 )的中間設(shè)置有帶主供液口的主供液模塊(2-6 )，在所述的主供液模塊(2-6 )上設(shè)置有與左電極裝置(I)下絕緣擋板(1-4)上的密封導流槽相對應的密封擋板(2-4);所述的電極底座(2-2)的右上端設(shè)置有帶有輔供液口的第二輔供液模塊(2-5)，在所述的第二輔供液模塊(2-5)上設(shè)置有與左電極裝置(I)上的電極底座(1-5)左端所帶凹槽相對應的密封擋板(2-4);在右電極裝置(2)電極底座(2-2)的左端設(shè)置有與左電極裝置(I)第一輔供液模塊(1-2)凹槽相對應的密封擋板(2-4);并在電極底座(2-2)左端與第二輔供液模塊(2-5)之間設(shè)置有葉盆工作陰極(2-7)，在所述的葉盆工作陰極(2-7)上設(shè)置有與左電極裝置(I)葉背工作陰極(1-3)上的密封導流槽相對應的密封擋板(2-4);所述的電極底座(2-2)的左上端設(shè)置有第三上絕緣擋板(2-8)，第二輔供液模塊(2-5)的上端設(shè)置有第四上絕緣擋板(2-9 )，并上述上第三絕緣擋板(2-8 )與第四上絕緣擋板(2-9 )之間形成葉盤葉型通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的整體葉盤葉型精微電解加工電極，其特征在于所述的葉背工作陰極(1-3 )和葉盆工作陰極(2-7 )，上述葉背工作陰極(1-3 )上密封導流槽與葉盆工作陰極(2-7)上密封擋板相對應形成空腔，該空腔作為電解液流動通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的整體葉盤葉型精微電解加工電極，其特征在于所述的葉背工作陰極(1-3)的出液口邊緣為圓弧狀，所述的圓弧度與所加工葉盤流道型面相對應。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的整體葉盤葉型精微電解加工電極,其特征在于所述的葉盆工作陰極(2-7)的出液口邊緣為圓弧狀，所述的圓弧度與所加工葉盤流道型面相對應。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的整體葉盤葉型精微電解加工電極，其特征在于所述第一上絕緣擋板(1-7)和第二上絕緣擋板(1-8)、第三絕緣擋板(2-8)與第四上絕緣擋板(2-9)之間形成葉盤葉型通道，上述葉盤葉型通道表面為圓弧曲面，其表面弧度與所加工葉盤葉片葉尖形成的外圓面相對應。
6.采用權(quán)利要求I所述的整體葉盤葉型精微電解加工電極進行加工的方法，其特征在于包括以下步驟步驟I、將整體葉盤工件定位 裝夾在機床Z軸上，并將整體葉盤工件連接電源正極；步驟2、將左、右電極分別通過HSK夾頭定位裝夾在機床XI、X2兩運動軸上，并連接電源負極；將左、右電極的兩個輔供液口接通壓力低的電解液，右電極的主供液口接通壓力高的電解液，使主、輔供液口之間存在一定的壓力差； 步驟3、葉盤工件與電極進行對刀，確定工件與電極的初始相對位置和加工間隙，將整體葉盤已經(jīng)開槽的葉型送進到左右兩電極之間的空腔內(nèi)； 步驟4、將整體葉盤工件、兩電極之間通電解液、通電，通過數(shù)控系統(tǒng)控制電極與工件之間的相對運動軌跡，通過調(diào)整電解加工間隙、速度、電流、電壓、脈沖頻率、電極振動頻率和振幅參數(shù)，完成整體葉盤葉片型面終成型加工。
全文摘要
本發(fā)明一種整體葉盤葉型精微電解加工電極及加工方法，該裝置包括左電極裝置和右電極裝置；所述的左電極裝置包括HSK高精度液壓夾頭、第一輔供液模塊、葉背工作陰極、下絕緣擋板、電極底座、轉(zhuǎn)接座和上絕緣擋板；所述的右電極裝置包括HSK高精度液壓夾頭、電極底座、轉(zhuǎn)接座、密封擋板、第二輔助供液模塊、主供液模塊、葉盆工作陰極和上絕緣擋板；本發(fā)明通過左、右兩個電極的振動電解加工，完成整體葉盤葉片型面的最終加工成型，加工效率相對于傳統(tǒng)加工方法可提高50%，達到無余量成型。
文檔編號B23H3/00GK102794516SQ201210269950
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者朱海南, 于冰, 石豎鯤, 牛昌安, 楊澗石 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司